人教版(新教材)高中物理選擇性必修1教學(xué)設(shè)計4：2 1 簡諧運動教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE12.1簡諧運動教學(xué)目標1．知識與技能（1）知道彈簧振子理想模型和簡諧運動的運動學(xué)定義；（2）知道彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線，并理解振動圖像的物理意義；（3）理解振動圖像“時間軸”的展開過程，會將底片的位移轉(zhuǎn)換成振動時間.2．過程與方法（1）引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究“彈簧振子振動圖像”的過程，發(fā)展學(xué)生“猜想假設(shè)”、“設(shè)計實驗”、“處理數(shù)據(jù)”、“分析論證”和“誤差分析”的能力，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和深刻性；（2）引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷誤差分析的過程，讓學(xué)生體驗建立物理模型的思想方法.3．情感態(tài)度與價值觀（1）通過對彈簧振子振動圖像的探究，培養(yǎng)學(xué)生認真、合作、實事求是的科學(xué)態(tài)度，同時讓學(xué)生體驗成功探究的快樂，增強學(xué)生參與科學(xué)探究的興趣；（2）觀察生活事例，了解實際應(yīng)用，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、樂于探究的品質(zhì)，增強學(xué)生的實踐意識.教學(xué)重點（1）彈簧振子的位移概念；（2）彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線.教學(xué)難點（1）彈簧振子的位移概念；（2）設(shè)計實驗方案確定彈簧振子在各個不同時刻位移；（3）論證彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線的思路和方法.教學(xué)資源太陽能搖擺花、水擺（由飲料瓶制成）、氣墊導(dǎo)軌、氣源、彈簧振子（改裝滑塊）、在豎直方向振動的彈簧振子、彈簧振子頻閃照片、教師自拍的彈簧振子實驗視頻、“豪杰解霸”視頻播放軟件、多媒體教學(xué)課件.教學(xué)流程教學(xué)過程教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖活動1：觀察現(xiàn)象并概括機械振動的基本特征復(fù)習(xí)舊知，引入新課.板書：“一、機械振動”展示：“太陽能搖擺花”問題1–1：想一想，搖擺花的運動具有哪些明顯的特征？問題1–2：搖擺花的運動關(guān)于“誰”對稱？引導(dǎo)：平衡位置的意義和機械振動的定義.板書：“平衡位置、往復(fù)運動”銜接：由生活中的振動現(xiàn)象引入并展示實驗室中的振動裝置——彈簧振子.過渡：在演示彈簧振子實驗的過程中，向?qū)W生指出：滑塊的位置在不斷地發(fā)生變化.在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生回憶重點學(xué)習(xí)過的幾種運動形式，并明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容是機械振動.觀察現(xiàn)象并分析概括搖擺花的運動特征.觀察并了解彈簧振子的基本結(jié)構(gòu).讓學(xué)生意識到機械振動是一種新的運動形式.培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析歸納能力.觀察生活事例，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)和樂于探究的品質(zhì)，增強學(xué)生的實踐意識.活動2：探究彈簧振子的位移隨時間的變化關(guān)系問題2–1：想一想，描述物體位置變化的物理量是什么？問題2–2：什么是位移？問題2–3：選取哪一點作為彈簧振子位移的初始位置最能夠反映振動的對稱性？問題2–4：如果規(guī)定水平向右的方向為正方向，那么t1、t2兩個時刻，彈簧振子的位移分別是什么？問題2–5：這兩個時刻的位移大小相同嗎？方向相同嗎？問題2–6：同學(xué)們猜想一下，位移的變化具有什么明顯的特點？展示：動畫展示彈簧振子位移的變化特點.過渡：在總結(jié)彈簧振子位移的變化特點之后，明確指出：以彈簧振子為例，探究位移隨時間的變化關(guān)系.板書：“彈簧振子的位移隨時間的關(guān)系”展示：課前自己拍攝的彈簧振子實驗視頻.問題2–7：請同學(xué)們想一想，如何確定不同時刻彈簧振子的位移？問題2–8：如果我們直接拍攝彈簧振子的頻閃照片，那么留在底片上的像會形成什么樣的圖案？演示：利用水擺實驗來驗證猜想.問題2–9：如果拍攝的時間比較長，不同時刻的像會發(fā)生什么現(xiàn)象？問題2–10：為了讓像在底片上不重疊，我們怎樣改進？問題2–11：請同學(xué)們猜想一下，改進后拍出來的頻閃照片會是什么樣子？過渡：實驗結(jié)果告訴我們，彈簧振子的頻閃照片是一條平滑的曲線.問題2–12：我們怎樣利用這一條平滑的曲線來反映不同時刻彈簧振子的位移？板書：“→振動圖像（x-t圖像）”演示：利用視頻播放軟件分離彈簧振子實驗視頻的每一張照片.板書：“三、簡諧運動←正弦曲線”問題2–13：同學(xué)們，在彈簧振子實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？追問1：振子具備怎樣的特點，可以減小空氣阻力的影響？追問2：如果忽略大小和形狀，振子就是什么？追問3：那么，彈簧應(yīng)該具備怎樣的特點？板書：“理想模型：無質(zhì)量彈簧+質(zhì)點”演示：這是一個在豎直方向振動的彈簧振子，它的振動是簡諧運動嗎？展示：播放直接記錄豎直方向彈簧振子振動圖像的實驗視頻.觀察振子位置變化→自主建構(gòu)“振動位移”概念→猜想并驗證“振動位移變化的特點”→提出探究問題——彈簧振子的位移隨時間的變化關(guān)系.提出多種方案→比較各種方案的優(yōu)劣→確定最好的實驗方案.在自由落體和平拋運動頻閃照片的基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠想象出彈簧振子頻閃照片的圖樣.發(fā)現(xiàn)像會重疊→提出改進實驗的方法→猜想改進后圖樣→分組完成水擺實驗→得到彈簧振子頻閃照片的正確圖樣.勻速拉動水寫布→將時間均勻展開→建立直角坐標系→建構(gòu)振動圖像→明確振動圖像不是振子的運動軌跡→猜想振動圖像是正弦曲線.記錄不同時刻彈簧振子的位移→利用電子表格繪制出振動圖像→利用假設(shè)法論證振動圖像是正弦曲線→利用圖像擬合的方法論證證振動圖像是正弦曲線→構(gòu)建“簡諧運動”概念.在誤差分析的過程中，自主建構(gòu)彈簧振子理想模型.課后思考兩個問題：（1）模仿老師上課的做法，設(shè)計實驗，利用相關(guān)的軟件定量論證彈簧振子在豎直方向的振動也是簡諧運動；（2）實驗中，為什么必須要勻速拉動水寫布？合理整合“知識序”和“認知序”，設(shè)計遞進式問題鏈.運用問題鏈引導(dǎo)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生流暢性思維品質(zhì).讓學(xué)生設(shè)計實驗方案并分析方案的優(yōu)劣，能夠讓學(xué)生體驗到設(shè)計實驗方案的基本要求：精確性、方便性.培養(yǎng)學(xué)生的想象能力.先“猜想現(xiàn)象”后“實驗驗證”，這樣可以提高學(xué)生的課堂參與的深度.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.先“猜想現(xiàn)象”后“實驗驗證”，這樣可以提高學(xué)生的課堂參與的深度.讓學(xué)生理解振動圖像“時間軸”的展開過程.讓學(xué)生體驗利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法.讓學(xué)生經(jīng)歷利用假設(shè)法、比較法定量論證振動圖像函數(shù)性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和深刻性.培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型的思想方法.為學(xué)生的學(xué)習(xí)留有一定的出口，延伸學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.活動3：了解記錄振動的方法在實際中的應(yīng)用引導(dǎo)：同學(xué)們，這個實驗中，記錄振動的方法在生活中有很多的應(yīng)用.比如：心電圖和地震曲線的繪制.課后，查閱相關(guān)資料，了解更多的實際應(yīng)用